Genetika is 'n wetenskap wat die patrone van oordrag van eienskappe van ouer na nageslag bestudeer. Hierdie dissipline neem ook hul eienskappe en vermoë om te verander in ag. Terselfdertyd tree spesiale strukture - gene - op as draers van inligting. Tans het die wetenskap genoeg inligting versamel. Dit het verskeie afdelings, wat elkeen sy eie take en voorwerpe van navorsing het. Die belangrikste van die afdelings: klassieke, molekulêre, mediese genetika en genetiese ingenieurswese.
Klassieke genetika
Klassieke genetika is die wetenskap van oorerwing. Dit is die eienskap van alle organismes om hul eksterne en interne tekens aan nageslag oor te dra tydens voortplanting. Klassieke genetika handel ook oor die studie van variasie. Dit word uitgedruk in die onstabiliteit van tekens. Hierdie veranderinge akkumuleer van geslag tot geslag. Dit is slegs deur hierdie veranderlikheid dat organismes kan aanpas by veranderinge in hul omgewing.
Die oorerflike inligting van organismes is vervat in gene. Tans word hulle beskou vanuit die oogpunt van molekulêre genetika. Alhoewel daar hierdie waskonsepte lank voor hierdie afdeling verskyn het.
Die terme "mutasie", "DNA", "chromosome", "veranderlikheid" het bekend geword in die proses van talle studies. Nou lyk die resultate van eeue se eksperimente voor die hand liggend, maar eens het dit alles met lukrake kruisings begin. Mense het gesoek om koeie met groter melkopbrengste, groter varke en skape met dik wol te bekom. Dit was die eerste, nie eers wetenskaplike nie, eksperimente. Dit was egter hierdie voorvereistes wat gelei het tot die ontstaan van so 'n wetenskap soos klassieke genetika. Tot en met die 20ste eeu was kruisteling die enigste bekende en beskikbare navorsingsmetode. Dit is die resultate van klassieke genetika wat 'n betekenisvolle prestasie van die moderne biologie geword het.
Molekulêre genetika
Dit is 'n afdeling wat al die patrone bestudeer wat onderhewig is aan prosesse op molekulêre vlak. Die belangrikste eienskap van alle lewende organismes is oorerwing, dit wil sê, hulle is van geslag tot geslag in staat om die belangrikste strukturele kenmerke van hul liggaam te bewaar, sowel as die patrone van metaboliese prosesse en reaksies op verskeie omgewingsfaktore. Dit is te wyte aan die feit dat spesiale stowwe op molekulêre vlak al die inligting wat ontvang word, opneem en stoor, en dit dan aan die volgende generasies tydens die bevrugtingsproses deurgee. Die ontdekking van hierdie stowwe en hul daaropvolgende studie het moontlik geword danksy die studie van die struktuur van die sel op chemiese vlak. Dit is hoe nukleïensure, die basis van genetiese materiaal, ontdek is.
Ontdekking van "oorerflike molekules"
Moderne genetika weet byna alles van nukleïensure, maar dit was natuurlik nie altyd die geval nie. Die eerste voorstel dat chemikalieë op een of ander manier met oorerflikheid verband hou, is eers in die 19de eeu voorgehou. Op daardie tydstip het die biochemikus F. Miescher en die bioloog-broers Hertwig hierdie probleem bestudeer. In 1928 het die Russiese wetenskaplike N. K. Koltsov, gebaseer op die resultate van navorsing, voorgestel dat al die oorerflike eienskappe van lewende organismes geënkodeer en in reuse "oorerflike molekules" geplaas word. Terselfdertyd het hy gesê dat hierdie molekules uit geordende skakels bestaan, wat in werklikheid gene is. Dit was beslis 'n deurbraak. Koltsov het ook vasgestel dat hierdie "oorerflike molekules" in selle verpak is in spesiale strukture wat chromosome genoem word. Vervolgens is hierdie hipotese bevestig en het stukrag gegee aan die ontwikkeling van die wetenskap in die 20ste eeu.
Ontwikkeling van wetenskap in die 20ste eeu
Die ontwikkeling van genetika en verdere navorsing het gelei tot 'n aantal ewe belangrike ontdekkings. Daar is gevind dat elke chromosoom in 'n sel slegs een groot DNA-molekule bevat wat uit twee stringe bestaan. Sy talle segmente is gene. Hulle hooffunksie is dat hulle inligting oor die struktuur van ensiemproteïene op 'n spesiale manier kodeer. Maar die implementering van oorerflike inligting in sekere eienskappe gaan voort met die deelname van 'n ander tipe nukleïensuur - RNA. Dit word op DNA gesintetiseer en maak kopieë van gene. Dit dra ook inligting oor na ribosome, waar dit voorkomsintese van ensiematiese proteïene. Die struktuur van DNA is in 1953 toegelig, en RNA - tussen 1961 en 1964.
Sedert daardie tyd het molekulêre genetika met rasse skrede begin ontwikkel. Hierdie ontdekkings het die basis van navorsing geword, waardeur die patrone van die ontplooiing van oorerflike inligting onthul is. Hierdie proses word op molekulêre vlak in selle uitgevoer. Fundamenteel nuwe inligting oor die berging van inligting in gene is ook verkry. Met verloop van tyd is vasgestel hoe die meganismes van DNA-duplisering plaasvind voor seldeling (replikasie), die prosesse van lees van inligting deur 'n RNA-molekule (transkripsie), en die sintese van proteïenensieme (translasie). Die beginsels van veranderinge in oorerwing is ook ontdek en hul rol in die interne en eksterne omgewing van selle is uitgeklaar.
Ontsyfer die struktuur van DNA
Die metodes van genetika is intensief ontwikkel. Die belangrikste prestasie was die dekodering van chromosomale DNA. Dit het geblyk dat daar net twee tipes kettingafdelings is. Hulle verskil van mekaar in die rangskikking van nukleotiede. In die eerste tipe is elke webwerf oorspronklik, dit wil sê, dit is inherent aan uniekheid. Die tweede een het 'n ander aantal reekse wat gereeld herhaal word, bevat. Hulle is herhalings genoem. In 1973 is die feit vasgestel dat unieke sones altyd deur sekere gene onderbreek word. 'n Segment eindig altyd met 'n herhaling. Hierdie gaping kodeer sekere ensiematiese proteïene, dit is deur hulle wat RNA "oriënteer" wanneer inligting van DNA gelees word.
Eerste ontdekkings in genetiese ingenieurswese
Opkomende nuwe metodes van genetika het tot verdere ontdekkings gelei. 'n Unieke eienskap van alle lewende materie is geopenbaar. Ons praat oor die vermoë om beskadigde areas in die DNS-ketting te herstel. Hulle kan ontstaan as gevolg van verskeie negatiewe invloede. Die vermoë om self te herstel is "die proses van genetiese herstel" genoem. Tans spreek baie vooraanstaande wetenskaplikes hoop uit, voldoende gerugsteun deur feite, dat dit moontlik sal wees om sekere gene uit die sel te “ruk”. Wat kan dit gee? Eerstens, die vermoë om genetiese defekte uit te skakel. Genetiese ingenieurswese is die studie van sulke probleme.
Repliseringsproses
Molekulêre genetika bestudeer die prosesse van oordrag van oorerflike inligting tydens voortplanting. Bewaring van die invariansie van die rekord wat in die gene gekodeer word, word verseker deur die presiese voortplanting daarvan tydens seldeling. Die hele meganisme van hierdie proses is in detail bestudeer. Dit het geblyk dat onmiddellik voor seldeling plaasvind, replikasie plaasvind. Dit is die proses van DNA-duplisering. Dit gaan gepaard met 'n absoluut presiese kopiëring van die oorspronklike molekules volgens die reël van komplementariteit. Dit is bekend dat daar net vier tipes nukleotiede in die DNS-string is. Dit is guanien, adenien, sitosien en timien. Volgens die reël van komplementariteit, wat in 1953 deur wetenskaplikes F. Crick en D. Watson ontdek is, stem timien ooreen met adenien in die struktuur van die dubbelstring van DNS, en guaniel met die sitidielnukleotied. Tydens die replikasieproses word elke DNA-string presies gekopieer deur die verlangde nukleotied te vervang.
Genetika –wetenskap is relatief jonk. Die proses van replikasie is eers in die 1950's bestudeer. Terselfdertyd is die ensiem DNA-polimerase ontdek. In die 1970's, na baie jare se navorsing, is gevind dat replikasie 'n multi-stadium proses is. Verskeie verskillende tipes DNS-polimerases is direk betrokke by die sintese van DNS-molekules.
Genetika en gesondheid
Alle inligting wat verband hou met puntreproduksie van oorerflike inligting tydens DNA-replikasieprosesse word wyd gebruik in moderne mediese praktyk. Deeglik bestudeerde patrone is kenmerkend van beide gesonde organismes en in gevalle van patologiese veranderinge in hulle. Byvoorbeeld, dit is bewys en bevestig deur eksperimente dat die genesing van sommige siektes bereik kan word met eksterne invloed op die prosesse van replisering van genetiese materiaal en verdeling van somatiese selle. Veral as die patologie van die funksionering van die liggaam geassosieer word met metaboliese prosesse. Siektes soos ragitis en verswakte fosformetabolisme word byvoorbeeld direk veroorsaak deur inhibisie van DNA-replikasie. Hoe kan jy hierdie toestand van buite af verander? Reeds gesintetiseerde en getoetste middels wat die onderdrukte prosesse stimuleer. Hulle aktiveer DNA-replikasie. Dit dra by tot die normalisering en herstel van patologiese toestande wat met die siekte geassosieer word. Maar genetiese navorsing staan nie stil nie. Elke jaar word meer en meer data ontvang wat nie net help om te genees nie, maar om 'n moontlike siekte te voorkom.
Genetika en dwelms
Molekulêre genetika handel oor baie gesondheidskwessies. Die biologie van sommige virusse en mikroörganismes is sodanig dat hul aktiwiteit in die menslike liggaam soms lei tot 'n mislukking van DNA-replikasie. Daar is ook reeds vasgestel dat die oorsaak van sommige siektes nie die inhibisie van hierdie proses is nie, maar die oormatige aktiwiteit daarvan. Eerstens is dit virale en bakteriële infeksies. Hulle is te wyte aan die feit dat patogene mikrobes vinnig begin vermeerder in die geaffekteerde selle en weefsels. Hierdie patologie sluit ook onkologiese siektes in.
Daar is tans 'n aantal middels wat DNS-replikasie in die sel kan onderdruk. Die meeste daarvan is deur Sowjet-wetenskaplikes gesintetiseer. Hierdie middels word wyd gebruik in die mediese praktyk. Dit sluit byvoorbeeld 'n groep anti-tuberkulose middels in. Daar is ook antibiotika wat die prosesse van replikasie en verdeling van patologiese en mikrobiese selle inhibeer. Hulle help die liggaam om vinnig vreemde agente te hanteer, wat verhoed dat hulle vermeerder. Hierdie middels bied uitstekende behandeling vir die meeste ernstige akute infeksies. En hierdie fondse word veral wyd gebruik in die behandeling van gewasse en neoplasmas. Dit is 'n prioriteitsrigting wat deur die Instituut vir Genetika van Rusland gekies is. Elke jaar is daar nuwe verbeterde middels wat die ontwikkeling van onkologie voorkom. Dit gee hoop aan tienduisende siek mense regoor die wêreld.
Transkripsie- en vertaalprosesse
Na die eksperimentelelaboratoriumtoetse oor genetika en resultate oor die rol van DNS en gene as sjablone vir proteïensintese, het wetenskaplikes vir 'n geruime tyd die mening uitgespreek dat aminosure in meer komplekse molekules net daar in die kern saamgevoeg word. Maar nadat nuwe data ontvang is, het dit duidelik geword dat dit nie die geval was nie. Aminosure is nie gebou op dele van gene in DNA nie. Daar is gevind dat hierdie komplekse proses in verskeie stadiums verloop. Eerstens word presiese kopieë van die gene gemaak - boodskapper-RNA. Hierdie molekules verlaat die selkern en beweeg na spesiale strukture – ribosome. Dit is op hierdie organelle dat die samestelling van aminosure en proteïensintese plaasvind. Die proses om kopieë van DNA te maak, word transkripsie genoem. En die sintese van proteïene onder die beheer van boodskapper-RNA is "vertaling". Die studie van die presiese meganismes van hierdie prosesse en die beginsels van invloed daarop is die belangrikste moderne probleme in die genetika van molekulêre strukture.
Die belangrikheid van transkripsie- en vertaalmeganismes in medisyne
In onlangse jare het dit duidelik geword dat noukeurige oorweging van alle stadiums van transkripsie en vertaling van groot belang is vir moderne gesondheidsorg. Die Instituut vir Genetika van die Russiese Akademie van Wetenskappe het lank reeds die feit bevestig dat daar met die ontwikkeling van byna enige siekte 'n intensiewe sintese van giftige en bloot skadelike proteïene vir die menslike liggaam is. Hierdie proses kan voortgaan onder die beheer van gene wat normaalweg onaktief is. Of dit is 'n ingevoerde sintese, waarvoor patogene bakterieë en virusse wat in menslike selle en weefsels binnegedring het, verantwoordelik is. Ook kan die vorming van skadelike proteïenestimuleer aktief ontwikkelende onkologiese neoplasmas. Daarom is 'n deeglike studie van alle stadiums van transkripsie en vertaling tans uiters belangrik. Op hierdie manier kan jy maniere identifiseer om nie net gevaarlike infeksies te beveg nie, maar ook kanker.
Moderne genetika is 'n deurlopende soektog na die meganismes van die ontwikkeling van siektes en medisyne vir die behandeling daarvan. Nou is dit reeds moontlik om translasieprosesse in die aangetaste organe of die liggaam as geheel te inhibeer en sodoende inflammasie te onderdruk. In beginsel is dit juis hierop dat die werking van die meeste bekende antibiotika, byvoorbeeld tetrasiklien of streptomisien, gebou word. Al hierdie middels inhibeer selektief vertaalprosesse in selle.
Die belangrikheid van navorsing oor genetiese rekombinasieprosesse
Baie belangrik vir medisyne is ook 'n gedetailleerde studie van die prosesse van genetiese rekombinasie, wat verantwoordelik is vir die oordrag en uitruiling van dele van chromosome en individuele gene. Dit is 'n belangrike faktor in die ontwikkeling van aansteeklike siektes. Genetiese rekombinasie onderlê die penetrasie in menslike selle en die inbring van vreemde, meer dikwels virale, materiaal in DNA. As gevolg hiervan is daar 'n sintese op die ribosome van proteïene wat nie "inheems" aan die liggaam is nie, maar patogenies daarvoor. Volgens hierdie beginsel vind die voortplanting van hele kolonies virusse in die selle plaas. Die metodes van menslike genetika is daarop gemik om middele te ontwikkel om aansteeklike siektes te bekamp en om die samestelling van patogene virusse te voorkom. Daarbenewens het die ophoping van inligting oor genetiese rekombinasie dit moontlik gemaak om die beginsel van geenuitruiling te verstaantussen organismes, wat lei tot die opkoms van geneties gemodifiseerde plante en diere.
Die belangrikheid van molekulêre genetika vir biologie en medisyne
Oor die afgelope eeu het ontdekkings, eers in klassieke en toe in molekulêre genetika, 'n groot, en selfs beslissende, impak op die vooruitgang van alle biologiese wetenskappe gehad. Medisyne het baie gevorder. Vooruitgang in genetiese navorsing het dit moontlik gemaak om die eens onverstaanbare prosesse van oorerwing van genetiese eienskappe en die ontwikkeling van individuele menslike eienskappe te verstaan. Dit is ook opmerklik hoe vinnig hierdie wetenskap gegroei het van 'n suiwer teoretiese na 'n praktiese een. Dit het noodsaaklik geword vir moderne medisyne. 'n Gedetailleerde studie van molekulêre genetiese reëlmatighede het gedien as 'n basis vir die begrip van die prosesse wat in die liggaam van 'n siek en 'n gesonde persoon plaasvind. Dit was genetika wat stukrag gegee het aan die ontwikkeling van wetenskappe soos virologie, mikrobiologie, endokrinologie, farmakologie en immunologie.
